脑性瘫痪（cerebral palsy，CP）是指出生前至婴儿期内各种原因所致的非进行性脑损伤或发育缺陷所致的运动障碍及姿势异常为主要表现的综合征^[1]。临床可分为痉挛型、不随意运动型、共济失调型、肌张力低下型、混合型^[2]，其中最常见的类型为痉挛型，占脑瘫患儿的70%～75%^[3]。偏瘫型脑瘫是痉挛型脑瘫的类型之一，约占其14.4%～38.0%^[4]，以单侧肢体受累为主要表现。由于脑瘫是造成儿童残疾的主要疾病之一，因此早期实施有效的手术和康复治疗可以在很大程度上减轻患儿的残疾程度，使其能够生活自理，回归社会。颈总动脉交感神经网剥脱术是治疗痉挛型脑瘫的一个重要手术方法，但常规MRI所提供的信息不足以满足临床对该手术治疗痉挛型单侧脑性瘫痪的疗效进行评估。扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI）是一种无创并能定量评价白质纤维束的磁共振技术，对脑白质的损伤部位及损伤程度敏感，其联合扩散张量纤维束成像（diffusion tensor tracking，DTT)，能够清晰、完整地显示白质纤维束的形态及走行^[5]。目前国内对痉挛型单侧脑瘫的DTI研究资料缺乏手术治疗疗效方面的影像学评价，本研究旨在运用DTI技术对行颈总动脉交感神经网剥脱术后的脑瘫患儿脑白质恢复情况进行评价，以期为辅助临床治疗和预后评估提供客观依据。

1　材料与方法

1.1　临床资料

       选取从2016年4月至2017年5月在新疆医科大学第二附属医院脑瘫中心择期进行颈总动脉交感神经网剥脱术治疗的脑瘫患儿30例。纳入标准：(1）欧洲脑性瘫痪监测组织（surveillance of cerebral palsy in europe，SCPE）临床分型中年龄4~ 12岁的生产时因缺氧缺血导致的痉挛型单侧脑性瘫痪患儿；(2)无明显智力障碍和严重的脏器功能障碍，可以配合临床检查和耐受全麻手术；(3)术后恢复良好，无并发症及相关的临床处置经过；(4）能配合完成MRI检查。排除标准：(1)年龄4~ 12岁的非缺氧缺血导致的单侧痉挛型脑性瘫痪及其他类型的脑瘫患儿；(2)不能配合临床及MRI检查和耐受全麻手术；(3）术后有并发症，并针对并发症进行相应临床处置。男16例，女14例，左侧偏瘫17例，右侧偏瘫13例。所有患儿监护人均签署知情同意书，且本研究通过医院伦理委员会审查。

       运动功能评价参照粗大运动功能分级系统（gross motor function classification system，GMFCS)^[6]，由2名康复科主治医师在术前及术后对患儿进行粗大运动功能评估，其观察指标包括患儿的竖头、翻身、独坐、爬行、站立和行走。GMFCS是目前临床评估脑瘫患儿粗大运动功能水平的常用指标，其中GMFCS Ⅰ、Ⅱ级为轻度运动功能障碍，Ⅲ级为中度运动功能障碍，Ⅳ、Ⅴ级为重度运动功能障碍^[7]。手术治疗前后患儿粗大运动功能分级情况见表1。

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表1  30例脑瘫患儿手术治疗前后GMFCS分级结果
Tab. 1  The results of GMFCS grading before and after operation of 30 children with cerebral palsy

1.2　检查方法

       采用Philips 3.0 T型磁共振扫描仪，16通道头颈联合线圈，30例患儿手术前后均行常规MRI及DTI序列扫描。患儿较小不能配合者，给予口服10％水合氯醛（0.5 ml/kg)，待其熟睡后行MRI检查并用海绵垫固定头部。行常规MRI的T1WI、T2WI、T2-FLAIR扫描和DTI扫描，扫描参数：T1WI：TR 487 ms，TE 15 ms；T2WI：TR 3642 ms，TE 100 ms；T2-FLAIR：TR 8500 ms，TE 104 ms；层厚5 mm，层间距1 mm。DTI采用SS-SE-EPI序列，TR 3386 ms，TE 82 ms，FOV 224 mm × 224 mm，矩阵128 × 128，反转角90°，层厚2 mm，层间距0 mm，激励次数2次，扩散梯度编码方向15个，扩散梯度b值分别为0、800 s/mm²，扫描范围从颅底到头顶，共60层。

1.3　图像处理

       将采集到的DTI数据传输到工作站，由Philips公司提供的专用fiber trak软件包进行DTI图像分析处理，先对图像进行运动校正，然后阈值调节，得到各向异性分数（fractional anisotropy, FA）图、彩色FA图及三维彩色编码张量图。在三维彩色编码张量图上（图中蓝色为上下方向走行，红色为左右方向走行，绿色为前后方向走行），双侧皮质脊髓束经过内囊后肢及大脑脚层面手工绘制感兴趣区（regions of interest，ROI)，测量各部位的FA值。ROI的定位见图1，图2。术前和术后各层面ROI设置的位置及大小基本相同，ROI大小约（10±2) mm²，每个兴趣区测量3次，取平均值。最后运用扩散张量纤维束成像对选定ROI进行白质纤维束三维重建。

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图1，2  示三维彩色编码张量图上双侧皮质脊髓束经过内囊后肢及大脑脚层面ROI放置位置
图3~5  女，10岁，右侧偏瘫，右侧肢体粗大运动功能低下，行左侧颈总动脉交感神经网剥脱术。图3为T2WI，示左侧大脑半球脑发育不良；图4为三维彩色编码张量图，示左侧部分大脑半球无明显白质信号；图5为DTT图，示左侧皮质脊髓束较右侧稀疏
图6~8  女，4岁，左侧偏瘫，左侧肢体粗大运动功能明显低下，行右侧颈总动脉交感神经网剥脱术。图6为T2WI，示右侧额，颞，顶叶局限性脑发育不良；图7为彩色FA图，示右侧额、颞、顶叶无明显白质信号；图8为DTT图，示右侧皮质脊髓束几近消失
Fig. 1, 2  The opposition of ROI of the bilateral cortical spinal cord passes through the internal capsule and cerebral peduncle in three-dimensional color-coded tensor graph.
Fig. 3—5  10-year-old children of right hemiplegia and the right side of the limb movement lower for the left cervical perivascular sympathectomy. Fig.3: T2WI showed poor brain development in the left hemisphere. Fig.4: Three-dimensional color coding tensor graph displayed there was no obvious white matter signal in the left part of the brain. Fig.5: The DTT diagram illustrated the left cortical spinal cord was sparsely to the right.
Fig. 6—8  4-year-old children of left hemiplegia and the left side of the limb movement lower for the right cervical perivascular sympathectomy. Fig.6: T2WI showed poor brain development in the right frontal, temporal, parietal lobe of the brain. Fig.7: The right frontal, temporal, parietal lobe showed no obvious white matter signal in the color FA diagram. Fig.8: The DTT diagram illustrated the right cortical spinal cord had disappeared.

1.4　手术方法

       气管插管全身麻醉，患儿取仰卧位，肩胛骨之间垫圆枕，使头后仰。在甲状软骨外缘颈动脉搏动处沿胸锁乳突肌做2~ 3 cm斜切口，切开颈阔肌，分开颈动脉鞘角处约3 cm颈动脉并以橡皮条牵引，剪开颈动脉外膜轻轻剥离外膜约2.0～ 2.5 cm，环形切除。同时将颈动、静脉之间的网状结构纤维组织切除。创面止血，关闭伤口，术中保护迷走神经，避免刺激颈动脉窦。

1.5　统计学处理

       采用SPSS 17.0统计学软件，FA值数据均以±s来表示测量结果。患儿术前术侧和对侧、术前和术后不同部位脑白质纤维束FA值比较采用配对样本t检验，术前不同白质纤维束FA值与GMFCS相关性采用Spearman相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1　术前患儿术侧和对侧FA值比较

       术侧不同部位白质纤维束FA值较对侧显著降低(P<0.01) （表2)。

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表2  患儿术前术侧和对侧各兴趣区FA值比较
Tab. 2  The comparison of the FA values for the regions in the preoperative operation side and the opposite side

2.2　患儿手术前后FA值比较

       与术前相比，术后6个月脑瘫患儿术侧相应部位白质纤维束FA值均显著增加(P<0.01)。术后6个月脑瘫患儿对侧相应部位白质纤维束FA值与术前相比无显著差异(P>0.05；表3)。

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表3  手术前后各兴趣区白质纤维素FA值比较
Tab. 3  Comparison of the FA values of white matter in the interest areas before and after operation

2.3　白质纤维束三维重建

       对侧脑白质纤维束比较密集、走形良好（图3，图4，图5)，术侧脑白质纤维束明显稀疏，且部分区域甚至消失（图6，图7，图8)。

2.4　患儿DTI参量与运动功能的相关分析

       术前患儿临床GMFCS与内囊后肢及大脑脚FA值均呈负相关(P<0.01)，且相关程度都较高(r= -0.933，P<0.01；r=-0.873，P<0.01)，随着脑瘫患儿分级越严重(Ⅰ～Ⅴ级），各部位FA值逐渐降低（表4)。

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表4  患儿术前不同部位FA值与临床GMFCS分级的Spearman相关分析
Tab. 4  Spearman relativity analysis between the FA values of different parts and clinical GMFCS grading of children before operation

3　讨论

3.1　脑瘫患儿病例和测量层面的选择

       本研究选择痉挛型单侧脑瘫患儿作为研究对象，是由于此型为临床分型中最常见的类型，其次，痉挛型单侧脑瘫患儿临床上表现为一侧的肢体运动功能障碍，且常规MRI多表现为单侧的大脑半球损伤，两侧表现不一致，易于进行对比。本研究中脑瘫病例常规MRI检查均发现异常，以单侧病变为主。再次，通过手术病例总结和文献查阅结果显示颈总动脉交感神经网剥脱术可有效降低肢体的肌张力，缓解和消除肢体痉挛状态，对痉挛型单侧脑瘫患儿受益显著。选择内囊后肢、大脑脚作为感兴趣区，是由于这两个部位是白质纤维走行的区域，解剖结构明确清晰。在白质纤维束中最重要的是皮质脊髓束（corticospinal tract，CST)，它是人体最粗的投射纤维，其起始于原始运动皮层中央前回中上部和中央旁小叶前部，下行通过内囊的后肢，中脑的大脑脚，脑桥的基底部，在锥体交叉附近大多数纤维相互交叉组成皮质脊髓侧束和皮质脊髓前束，再继续下行至脊髓前角运动神经元。作为主要的下行运动传导束，皮质脊髓束被广泛认为与肢体运动功能相关^[8]。痉挛型单侧脑瘫患儿临床表现为单侧肢体运动、功能障碍，主要是由于皮质脊髓束的损伤。

3.2　DTI技术及其参数

       扩散是自然界最为普遍的现象，也是人体重要的生理活动，分子的扩散运动表现为随机平移运动，即布朗运动。DTI即是以水分子布朗运动为理论基础，在磁共振扩散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI）技术的基础上发展起来的一种新的功能磁共振成像技术，其可以在三维空间内定量地分析组织内水分子扩散特性，利用组织内水分子扩散各向异性的特征进行成像。扩散各向异性的研究起始于Basser等^[9]引入的扩散张量成像的概念，从三维立体的角度分解、量化了扩散各向异性的信号数据，使组织细微结构的显示更加精细准确。用来定量分析大脑白质纤维各向异性的参数有：各向异性指数（anisotropy index，AI)、相对各向异性（relative anisotropy，RA)、各向异性分数或称部分各向异性（FA)，其中最常用的参数是FA，FA反映的是水分子扩散各向异性成分与整个扩散张量的比值，数值为0~ 1，0为最小各向异性，即最大各向同性，1为最大各向异性。由于各向异性在大脑白质纤维束中表现最为明显，水分子沿纤维走行平行方向扩散速度至少是沿垂直方向的两倍^[10]，因此白质纤维束的FA值尤其是在皮质脊髓束部位可以在一定程度上评估患儿运动功能障碍的情况。痉挛型单侧脑瘫患儿脑白质纤维束受到不同程度的损伤，应用DTI技术对痉挛型单侧脑瘫患儿的FA值进行测定并比较，具有一定的临床意义。

3.3　DTI参数变化的意义

       儿童脑白质纤维髓鞘化发育是脑组织成熟的一个重要标志，FA值随髓鞘化的发展而升高，所以FA值是判断脑白质成熟的重要指标，即随着年龄的增加，FA值增高，神经的传导能力增强^[11]。然而，如果白质纤维束损伤导致髓鞘断裂或缺失时，则FA值减低。本研究结果显示患儿术侧脑白质纤维束FA值低于对侧，差异有统计学意义，提示痉挛型单侧脑瘫患儿患侧白质纤维素的完整性受到破坏。经颈总动脉交感神经网剥脱术治疗后，患儿术侧内囊后肢、大脑脚FA值较术前升高，粗大运动功能得到改善，表明该手术可能通过改善脑部运动区血供使皮质脊髓束丰富从而改善脑瘫患儿的运动功能。患儿对侧不同部位FA值较术前无明显变化，差异无统计学意义，进一步说明患儿术后FA值的升高是由于手术的治疗作用而非其自身脑白质纤维髓鞘化发育的发展进程。本研究中30例脑瘫患儿术前根据粗大运动功能分级系统分为5级3组，即Ⅰ～Ⅱ级轻度组13例，Ⅲ级中度组7例，Ⅳ～Ⅴ级重度组10例，研究发现患儿粗大运动功能分级越重，FA值越低，患儿临床GMFCS与内囊后肢及大脑脚FA值呈负相关且相关程度都较高，与Trivedi等^[12]的研究结果相一致。脑瘫患儿术后脑白质的恢复是一个连续变化的过程，因而需要较大的样本量及较长的时间进行随访观察，此外，本研究采用手工绘制ROI，有一定测量误差，有待进一步改进。

       综上所述，DTI对于痉挛型单侧脑瘫患儿颈总动脉交感神经网剥脱术后的脑白质恢复具有一定的评估作用，通过FA值的量化分析，对脑瘫患儿的运动功能障碍做出客观评价，为其预后判断提供了客观依据。临床上可以用内囊后肢及大脑脚的FA值作为痉挛型单侧脑瘫患儿术后康复的一项监测指标。相信随着磁共振功能成像的不断发展，未来DTI技术在脑白质纤维束的活体微细结构研究中必将有更为广阔的前景。